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문제 정의
- 본 연구에서는 수용성 난연제를 제재목에 가압주입한 후 난연집성제를 제조하여 난연처리가 집성재의 강도성능에 미치는 영향을 평가하였다.
제안 방법
- 제조된 낙엽송 집성재 및 잣나무 집성재의 휨탄성계수(MOE)와 휨강도(MOR)을 Table 3에 나타내었다. 강도성능 시험은 각 처리구 3반복 실시하였다. KS의 합격기준은 휨탄성계수는 모든 시험편의 평균값이 9,000 N/mm2 이상이어야 하며, 전체 시편의 95% 이상이 8,000 N/mm2 이상인 경우를 합격으로 규정하고 있다(KS F 3021, 2013).
- 낙엽송 및 잣나무는 강원도 화천에 위치한 (재)화천군청정산업진흥재단에서 분양받아 사용하였으며, 난연제는 붕산, 인산수소2암모늄, 붕산암모늄, 붕사를 각 5%로 하여 공장 혼합조에서가온하여 난연제로 사용하였다. 난연처리는 포천에 소재한 ㈜극동방염에서 진행하였으며 난연제의 처리는 가압주약관에서 전배기 10분, 가압처리 60분, 후배기 10분간 처리하였다. 가압처리 시 압력은 15 kgf/cm2를 유지하였다.
- 레조시놀 접착제를 주제와 경화제를 4대 1 비율로 혼효하여 도포량 250 g/m2 양면 도포하였고 12 kgf/m2 로 압체하여 24시간 동안 상온에서 경화시켰다. 마무리 대패가공은 1주일간 양생기간을 가진 후 작업하였다.
- 로 압체하여 24시간 동안 상온에서 경화시켰다. 마무리 대패가공은 1주일간 양생기간을 가진 후 작업하였다.
- 하중속도는 10 mm/분으로 하여 파괴 시까지 실험을 수행하였고, 휨강도(MOR)와 휨탄성계수(MOE)를 아래의 식 1과 2를 이용하여 계산하였다. 시험이 끝난 후 휨시험 과정에서 응력을 적게 받은 지점 부 주변에서 시편을 채취하여 KS F 3021에 따라 블록전단시험과 침지 및 삶은 박리 시험을 실시하였다.
- 방부집성재의 제조수율은 일반집성재와 큰차이가 없었으며, 리기다소나무의 불균일한 방부약제 흡수량으로 인하여 구조용 집성재 제조용으로는 부적합하다고 결론을 내렸다. 연구자들은 집성재 제조 후 유용성 방부제를 처리하는 방안을 제시하였다. 전통적인 난연제의 간단한 구성으로 단판에 적용하여 주입성을 향상시켜 LVL의 난연성능을 향상시키고자 시도한 경우도 있다.
- 블록 전단 접착력 시험에 의한 접착력과 목파율 측정결과는 Table 4와 같다. 접착력과 목파율 시험에는 각처리구 10반복 실시하였다. KS의 블록전단시험에 의한 합격기준인 수종군 A에 속하는 낙엽송은 7.
- 집성재의 조합은 응력등급구분기(MGFE-251, IIDA KOGYO co.,Ltd)를 이용하여 기계적응력등급에 따라 구분하였다. 등급별 제재목의 수량은 Tables 1과 2와 같으며 등급별로 분류된 제재목은 등급에 따라 결점제거 후 길이 4 m로 종접합하였다.
- 4 N/mm2, 목파율 65% 이상을 상회하는 결과를 보였다. 침지 및 삶은 처리를 KS기준에 의거 1회 실시하여 측정하였다. 측정결과 침지 및 삶음 박리율은 낙엽송 처리재에서는 1 이하로 KS기준 5%이하를 만족하였으나, 잣나무 처리에서는 기준을 초과하여 나타났다.
대상 데이터
- 본 연구의 공시수종으로는 낙엽송과 잣나무를 사용하였다. 낙엽송 및 잣나무는 강원도 화천에 위치한 (재)화천군청정산업진흥재단에서 분양받아 사용하였으며, 난연제는 붕산, 인산수소2암모늄, 붕산암모늄, 붕사를 각 5%로 하여 공장 혼합조에서가온하여 난연제로 사용하였다. 난연처리는 포천에 소재한 ㈜극동방염에서 진행하였으며 난연제의 처리는 가압주약관에서 전배기 10분, 가압처리 60분, 후배기 10분간 처리하였다.
- 난연처리가 끝난 제재목은 강원도 화천군에 위치한 (재)화천군청정산업진흥재단에서 집성재로 제조하였다. 난연처리로 인해 높아진 고함수율 목재를 인공건조를 통하여 함수율 12% 이하로 낮춰 사용하였다.
- KS의 합격기준은 휨탄성계수는 모든 시험편의 평균값이 9,000 N/mm2 이상이어야 하며, 전체 시편의 95% 이상이 8,000 N/mm2 이상인 경우를 합격으로 규정하고 있다(KS F 3021, 2013). 본 시험에서는 잣나무처리재의 경우 15,883 N/mm2, 낙엽송 처리재는 19,672 N/mm2이었다. 각 처리구에서 난연처리 후 집성재의 강도성능은 감소하지 않은 것으로 나타났다.
- 본 연구의 공시수종으로는 낙엽송과 잣나무를 사용하였다. 낙엽송 및 잣나무는 강원도 화천에 위치한 (재)화천군청정산업진흥재단에서 분양받아 사용하였으며, 난연제는 붕산, 인산수소2암모늄, 붕산암모늄, 붕사를 각 5%로 하여 공장 혼합조에서가온하여 난연제로 사용하였다.
- Ayrilmis (2007)는 난연제로 사용되는 약제를 혼합처리한 섬유판에 대한 강도영향을 조사하였다. 사용된 난연제는 붕사, 붕산, 인산암모늄, 인산2암모늄, 인산을 사용하였다. 페놀수지로 사용하여 섬유판을 제조하였을 때 강도성능은 난연제의 혼합량이 증가할수록 강도는 저하되는 것으로 보고하였다.
이론/모형
- 등급별 제재목의 수량은 Tables 1과 2와 같으며 등급별로 분류된 제재목은 등급에 따라 결점제거 후 길이 4 m로 종접합하였다. 종접합은 핑거접합 방식으로 레조시놀접착제를 사용하였다.
- 집성재 휨시험은 만능강도시험기(Instron 5585, 최대하중 200 kN)를 사용하여 목구조용 실대재의 휨시험방법(KS F 2150, 2004)에 준하여 수행하였다. 지간거리는 3,000 mm, 4점하중방식으로 실험하였으며, 하중점 사이의 거리는 900 mm로 하였다.
성능/효과
- 1) 잣나무와 낙엽송 심변재의 난연제 주입용이성의 차이로 난연제가 불균일하게 흡수되었으며 이는 집성재의 접착면의 접착성을 저하시켜 최종적으로 휨강도에 영향을 주는 것으로 확인되었다. 따라서 잣나무와 낙엽송의 내구성을 높이기 위해서는 난연제 처리로 인한 강도성질에 대한 보다 면밀한 검토가 요구되었다.
- 2) 난연제처리에 의한 집성재의 강도적 영향은 난연제의 농도 및 흡수량 분포에 따라 영향을 받을 수 있으며 수종 간의 주입량의 차이도 강도적 성질에 영향이 있음을 판단할 수 있었다. 구조용으로 사용되는 집성재의 난연성능 부여는 강도적 성능에서의 안전성과 내화성능간의 적정한 관계성이 먼저 밝혀져야 할 것으로 판단되었다.
- 본 시험에서는 잣나무처리재의 경우 15,883 N/mm2, 낙엽송 처리재는 19,672 N/mm2이었다. 각 처리구에서 난연처리 후 집성재의 강도성능은 감소하지 않은 것으로 나타났다.
- Kim 등(2011)은 리기다소나무 제재목을 방부처리하여 집성재를 제조한 후 약제 처리에 의한 강도성능의 영향을 검토하였다. 방부집성재의 제조수율은 일반집성재와 큰차이가 없었으며, 리기다소나무의 불균일한 방부약제 흡수량으로 인하여 구조용 집성재 제조용으로는 부적합하다고 결론을 내렸다. 연구자들은 집성재 제조 후 유용성 방부제를 처리하는 방안을 제시하였다.
- 침지 및 삶은 처리를 KS기준에 의거 1회 실시하여 측정하였다. 측정결과 침지 및 삶음 박리율은 낙엽송 처리재에서는 1 이하로 KS기준 5%이하를 만족하였으나, 잣나무 처리에서는 기준을 초과하여 나타났다. Ayrilmis (2007)는 난연제로 사용되는 약제를 혼합처리한 섬유판에 대한 강도영향을 조사하였다.
후속연구
- 2) 난연제처리에 의한 집성재의 강도적 영향은 난연제의 농도 및 흡수량 분포에 따라 영향을 받을 수 있으며 수종 간의 주입량의 차이도 강도적 성질에 영향이 있음을 판단할 수 있었다. 구조용으로 사용되는 집성재의 난연성능 부여는 강도적 성능에서의 안전성과 내화성능간의 적정한 관계성이 먼저 밝혀져야 할 것으로 판단되었다.
- 난연제처리에 의한 집성재의 강도적 영향은 난연제의 농도 및 흡수량 분포에 따라 영향을 받을 수 있으며 수종 간의 주입량의 차이도 강도적 성질에 영향이 있음을 판단할 수 있다. 난연성능을 부여한 집성재가 내화성능 기준에서 어느 정도 영향을 줄 수 있을지는 이후 연소시험을 통해 검증이 필요하지만 구조용으로 사용되는 집성재의 난연성능 부여는 먼저 강도적 성능에서의 안전성과 내화성능 간의 적정한 관계성이 연구로서 밝혀져야 할 것으로 판단된다.
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